本实用新型属于建筑材料生产自动化技术。

机械立窑是地方水泥生产的主要设备。水泥熟料的煅烧在立窑内部基本上经过三个过程：予热、烧成、冷却，其中的烧成带俗称底火，对熟料的烧成有决定性的意义。底火的形状和它在窑内的位置根据立窑的结构和操作方法等略有不同，但在热工制度稳定的情况下，立窑有其最佳的底火状态。在喂料量基本恒定的情况下，窑内通风及底火稳定程度，是影响水泥熟料煅烧质量的关键因素。目前，我国立窑生产均为人工操作，主要依靠操作人员的经验从窑的外部来观察和判断窑情，主观性大，窑内底火形状和位置的均匀和稳定一般难以长期保持。过去，少数立窑安装过人工操作的腰风管路，即从窑的腰部送入空气以改善窑内通风情况，但只作为处理特殊窑情时用，一般情况下並不发挥作用。由于其利用率低，操作不便，有些立窑厂已将腰风管路拆掉或弃置不用，因而人工操作的腰风装置难于推广使用。近年来，有些立窑上安装了显示仪表系统，但仍保持着人工操作方式。本实用新型旨在克服上述缺点，尽可能利用先进的微机控制功能，充分发挥用腰风调整底火的作用，改善人工操作条件，为提高立窑煅烧过程的自动化水平提供一套实用和有效的微机监督和控制系统。

本实用新型在窑壁的适当部位设置风咀，在窑壁、窑罩、烟囱 和空气管路上设置一系列检测元件，通过微机对窑的有关参数进行采集、运算和处理，根据底火的实际状态，连续调节各风咀的入窑风量，控制窑内物料的燃烧速度，同时保持卸料与喂料的动态平衡，使底火趋于平稳，从而有效地保证了水泥熟料煅烧质量的优化稳定，並有利于立窑产量的提高。

本实用新型对立窑设备构造的要求见示意图1。在立窑的予热带下部及冷卸带的上部，沿窑壁均匀分布，各安装一排4～6支特制的热电偶（1、2）。在冷却带热电偶的下方间隔处安装一排8～12只特制的风咀（3）分别由4～6台电动阀门（4）控制入窑风量。由立窑的主风管（12）引出支风管（5）至窑体中部呈环形与电动阀门及风咀相接。在主风管路上设有风压、风量检测元件（13、14），並设有电动放风阀门（15）控制入窑总风量。窑面上设有料位检测仪表（6），窑底部采用可调速的卸料装置（9）。在烟囱上设置废气温度检测元件（7），在卸料管路上设置熟料温度检测元件（10），布料机（8）上装有位置检测机构（11）。

本实用新型的结构以APPLEⅡ微机为核心，其基本配置包括：彩色CRT终端显示器、打印机、磁盘驱动器及有关应用接口卡等。其主要外围设备有：各类检测和变送装置、专用电压电流变换装置、各类电动调节阀、调速电机、操作器和控制器等。此外与立窑相衔接的两项现有工艺设备生料配煤自动计量控制设备及予加水成球控 制设备等。该两项设备不属于本实用新型的组成部分，但与本实用新型的监督系统有信号联系。图3为本系统框图。图中A为窑壁温度检测单元，它由多只热电偶组成，B为废气温度检测单元，C为熟料温度检测单元，D为风量检测单元，E为风压检测单元，F为料位检测单元，G为生料量检测单元，它来自予加水成球控制设备，H为煤量检测单元，它来自生料配煤计量控制设备，I为变送单元，它由温度、压力和差压变送器构成，J为电流电压变换单元，K为A／D变换单元，M为APPLEⅡ主机，N为D／A变换单元，O为电压电流变换单元，P为腰风阀，Q为底风阀，R为卸料执行机构，S为报警器，L为打印机，T为CRT终端显示器。

本实用新型配有窑工控制台、微机工作台和仪表接口柜等设备。其中微机工作台上部为APPLEⅡ微机系统的基本配置，台下为本系统专用的IVC和VIC接口电路；仪表接口柜内装有温度变送器和执行机构的伺服放大器；窑工控制台上设置了窑工直接控制的喂料输送机的起动、停止，布料机的起动、停止，它的正、反转点动以及车间联络信号的按钮，手动－自动转换开关1SZZ－5SZZ，总电源开关，卸料调速电机控制器（18），料位计控制器，电动操作器阀位指示仪表和手操按钮及布料机旋转位置指示装置等。

图4为本实用新型控制部分硬件连接的示意图。WRP为予热带下部窑内壁温度检测元件，WRN为冷却带上部窑内壁温度检测元件及熟料温度检测元件，WRK为废气温度检测元件，ANU为风量检测 元件，QYJ为取压力机构，ZLJ为料位检测机构，DBW为温度变送器，DBC为差压变送器，DBY为压力变送器，LW为重锤式料位计控制器，Wm为来自生料配煤计量控制设备的配煤流量信号，Wr为来自成球控制设备的生料流量信号，以上各信号（0－10mA）均经过IVC电流电压变换电路变为±5V后分别接入A／D变换器的各通道ADC    CHNL1～ADC    CHNL15。经APPLEⅡ采集和处理后发出的控制信号由D／A变换器的7条通道DAC    CHNL1～DAC    CHNL7送至电压电流变换电路VIC，（其中一条送至报警放大器AMP，）它可将±5V变换为0－10mA电流信号。接收控制信号的分别是腰风阀1DKJ～4DKJ、底风阀5DKJ、卸料调速电机YCT。本系统设置手动自动转换开关1SZZ～6SZZ，通过它的转换，可用操作器1DFD～4DFD控制腰风阀，5DFD控制底风阀，5DFD控制底风阀，以及调速电机控制器JD1A控制卸料机构。DL为报警器，专用于险情报警。图中虚线表示整体或同轴连动。

图5a为IVC工作原理示意图。ADC是A／D变换器的一个通道，DBW是变送器。变送器内部经恒流源输出0－10mA直流信号，R跨接于变送器的输出端並将其负端搭于A／D变换器内－5V参考电位上，选R＝1KΩ，则ADC的输入端便接收到±5V电压信号。在产生较大波动的信号通道上（DBC）设置了RC低通滤波网络和DW稳压二极管箝位电路如图5b。

图6为VIC工作原理示意图。该电路系采用国产DGA－12型恒流给定器並作了适当修改。图中①端为DAC（即D／A变换器的一个通道）的输出端（±5V），电位器RW＝47KΩ串接于DAC的另一端。x表示原电路（参照DGA－12说明书）的断开处。按①－a，②－b，③－c连接后即可。经测定，完全满足本系统要求。

本系统设计的手动－自动转换功能提供“人工在线辅助控制”的可能性。“人工在线辅助控制”系指本系统在闭环运行中操作人员可根据某种需要将任一个控制对象切换为手动控制状态而不干扰闭环工作，从而可能获得更佳的控制效果。例如：在系统闭环运行中，由于某种不可测原因使卸料过速，操作人员认为应当进行异常情况处理时，可将卸料控制局部地开环（由自动切换为手动），未切换的其他部分仍按既定控制规则正常工作。实现切换的步骤如下：对各电动调节阀的切换，自动－手动，可直接转动切换开关1SZZ－5SZZ，这时只切断系统对执行机构的控制信号，被切除的机构保持切换时的状态，然后便可用电动操作器上的按钮进行手动控制；手动－自动，先按电动操作器的手动控制按钮使阀位指示仪表的示值等于CRT上显示的相应微机控制量，然后转动相应的切换开关1SZZ－5SZZ。对卸料调速电机的切换（参见图7）：图中（18）为调速电机控制器面板，（19）为调速旋钮，（20）为调速旋钮上的标志，（22）为旋钮外侧 面板上的刻度线，该刻度对应着电机转数表（21）的指示值，（23）为手动－自动转换开关6SZZ。自动－手动转换时，先将旋钮上的标志对准刻度线上的刻度值，使其与电机转数表的指示值一致，然后将6SZZ由自动切换为手动；手动－自动时，先调正旋钮（19），使电机转数表（21）的示值与CRT显示的卸料电机转数一致，然后将6SZZ切换到自动。

四支予热带下部窑内壁温度检测元件（简称WRP组）与四支冷却带上部窑内壁温度检测元件（简称WRN组）的八个信号构成本实用新型对立窑底火形位的二次性传感器。其传感原理基于以下事实：立窑底火（即烧成带）与予热带和冷却带之间的界限是模糊的，但底火永远处于予热带与冷却带中间。因此水平均匀分布在予热带下部的温度检测元件及以同样方式设置的冷却带上部的温度检测元件可以反映出底火的形状及位置的变化。对于正常的底火，上述八个信号存在相应的检测值。当底火的位置发生变化时，例如底火下沉，则WRN组测值升高，同时WRP组测值降低；反之，当底火上浮时，两组测值变化亦相反。当底火形状发生变化时，例如偏火，则两组测值各自在组内发生离散，离散度即表示偏火的程度。微机以接收底火传感信息为主，同时采集窑的其他参数如废气温度、熟料温度、入窑空气压力、流量及窑面料位等，按照模糊逻辑控制原理对各采集的数据进行模糊合成和运算，並将决策值通过各接口送至相应的执行机构进行实时控制。微机监督功能依靠CRT终端显示器向窑的 操作人员显示窑情信息。信息内容有：温度、入窑空气、窑料位、配煤量、生料量、超限报警、腰风阀开度控制量、底风阀开度控制量、卸料电机转数控制量等共计27项参数。系统还提供彩色绘图模拟显示底火正常、底火下沉、偏火、偏火方位、及建议重点压料方位等。

本系统考虑到测温热电偶对窑内壁环境的适应性。专门设计了具有加长实心头部的保护管结构，实心头部分长度为100毫米，材料采用OCr18Ni12MO2Ti耐热合金，它与保护套管焊接成一体。图2为特殊热电偶结构示意图。其中（16）为实心头部结构，（17）为热电偶保护套管。

图1中的入窑风嘴（3）为具有锥形收缩结构的铸铁管。锥形收缩的作用在于增加腰风出口的风速，使入窑腰风尽量深入窑的中心，从而既可发挥从腰部调正底火的效能，又可适当增加窑中心通风量，减轻立窑固有的所谓“中部通风不足，边风过盛”的现象。本系统设计的锥形风嘴，其外口直径为200±5毫米，内口直径为100±2.5毫米，安装水平倾角10度，最大出口风速的理论值为30米／秒。

为适应闭门操作的需要，本实用新型专门设计的布料机旋转位置指示装置由两个部分组成。其中，一个部分为位置检测机构，另一部分为位置指示器。图8a是位置检测机构示意图（半剖面）。（30）和（24）为布料机中心轴管法兰，（25）为拨盘，它 固定在法兰上随布料机中心轴同时旋转，（26）为拨齿，它被固定在拨盘外园侧按45度等分拨盘，共有七个短拨齿（26）和一个长拨齿（29），（27）和（28）为两只相同的微动开关。工作过程如下：当布料机运转时，拨盘随其转动，当拨齿（26）与微动开关（27）相遇时由（27）发出位置信号。微动开关（28）的安装位置只能使长拨齿与其接触，因此拨盘每转一周由（28）发出一个位置信号。图8b为位置指示器的电原理图。图中K1和K2为位置检测机构上的两只微动开关（27）、（28）的常开接点。IC1为斯密特触发器，IC2为BCD码可予置加减计数器，IC3为十线译码器，BG1～BG8和LED1～LED8为驱动发光二极管显示电路，J1和J2为换向继电器的常闭触点，该换向继电器安装于窑工控制台的盘后，由布料机正、反转控制按钮来控制。当布料机正转时，换向继电器线圈不导通，反转时换向继电器的线圈接通。图示位置为IC2计数器的加法计数状态。当无计数脉冲输入时，IC2的加法输入端CPU保持“1”状态，IC3的输出端均为“0”。当布料机运转，拨盘上的拨齿与微动开关相接触的瞬间使K1闭合一次，它产生一个脉冲信号使IC1翻转，向IC2的CPU端输入计数脉冲，经IC3译码后使BG1导通点亮LED1指示布料机所到达的位置。K1再次闭合时，计数器加1，于是点亮LED2指示布料机到达与前次相隔为45度的位置。如此依次指示布料机的相应位置。K2的作用是产生复位信号。当K2闭合瞬间， 不论当时K1产生的计数脉冲使任何LED发光，都将被清零。因此K2是用作布料机的机械定位的，它保证指示器上的各发光二极管与布料机转动位置的一一对应关系。当操作人员需要布料机逆转时，只要按动窑工控制台上的布料机反转按钮，于是J1、J2换向，IC2由加法计数状态变为减法计数状态，发光二极管的点亮顺序也随之逆转。

本系统软件采用6502机器语言和BASIC语言编写。设置多重中断服务子程序，全部程序由5 1/4 ″软盘外存，时间显示包括年、月、日、星期、时、分、秒，由实时时钟卡（TIMEⅡ）中断显示並可由用户重新设置。打印机定时打印全部采集数据並统计班产量。图9为本系统的软件框图。

本实用新型对窑的操作方法要求如下：

1）要求煅烧时采用暗火操作。

2）当开窑门操作时，可用重点压料方式喂料，则不需使用料位监测仪表。

3）当关闭窑门操作时，则应使用料位监测仪表並采用均匀布料方式。

4）当风压超过一定极限时，微机自动发出险情警报，操作人员应立即处理窑内炼边，结块及架窑现象並采取应急措施。

本实用新型的应用效果是，由微机控制立窑煅烧过程，提高水泥机械立窑的熟料质量和产量，减轻岗位工人的繁重体力劳动，改 善生产环境达到文明生产和安全生产，同时利用打印出的各工艺参数进一步提高生产技术管理水平。

下面再以实施例方式对设备的运行情况作进一步说明：

在φ2.5×10米摆辊式机械立窑窑壁上安装两排热电偶，每排四支，在下排热电偶的下方设置腰风嘴八支，分别由四台电动蝶阀控制腰部入窑风量。在250米3／分罗茨鼓风机的放风管上设一台电动蝶阀控制放风量。在总风管上安装有风压、风量检测元件。烟囱上装热电阻一支，卸料料封管上装热电偶一支。卸料机构由电磁调速电机控制。

采用料、煤分别粉磨和暗火操作工艺。在微机控制系统闭环运行时，上排热电偶温度在500～600℃左右，下排热电偶温度在300－350℃左右，废气温度在60～70℃左右，熟料温度在80～120℃左右。熟料热耗在750～800千卡／公斤熟料左右。实现微机控制后，窑内底火平稳，通风情况改善，熟料漏生现象减少，明显地提高了立窑的产量和熟料质量。使用风量由过去的150～160米3／分增至180～200米3／分，风压由过去的1800～2000毫米水柱下降到1200～1400毫米水柱，立窑熟料产量由过去的7.5吨／台时提高到8.5～9吨／台时。熟料的28天耐压强度由540公斤力／厘米2提高到600公斤力／厘米2以上。